基于TRIZ理論的變電設(shè)備缺陷管理創(chuàng)新方法研究

王鐵柱 鄧海力 蔡素雄

摘? ?要：隨著智能化變電站時代的到來，主要以人工為主的變電站設(shè)備缺陷管理模式已經(jīng)嚴(yán)重制約了電網(wǎng)的發(fā)展，影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文通過將TRIZ理論引入變電設(shè)備缺陷管理中，探索一種新的創(chuàng)新方法，可以有據(jù)可循，有理可依地對現(xiàn)有設(shè)備缺陷管理方法進(jìn)行改進(jìn)，從而高效準(zhǔn)確地解決了現(xiàn)有技術(shù)管理與電網(wǎng)發(fā)展之間地矛盾。

關(guān)鍵詞：缺陷管理;TRIZ理論;技術(shù)創(chuàng)新;風(fēng)險管控

引言

在變電站管理工作中，變電設(shè)備的健康程度是電力系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的決定性因素。在變電站設(shè)備日常運(yùn)行中，由于受到設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的改變、運(yùn)行年限的增長等因素影響，其電氣設(shè)備常常會發(fā)生各種類型的缺陷故障，要保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對于變電設(shè)備的缺陷管理就尤為重要。目前，對于變電設(shè)備的缺陷管理主要采用巡視、監(jiān)視、試驗、操作等人工查找的方法來發(fā)現(xiàn)和消除缺陷[1，2]，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)場設(shè)備種類與數(shù)量越來越多，管理所需人力成本投入越來越大;各設(shè)備投運(yùn)年限不一，很多運(yùn)行設(shè)備雖無告警信號，但已有隱藏缺陷，造成現(xiàn)場運(yùn)行人員難于發(fā)現(xiàn)缺陷，并且由于各運(yùn)行人員專業(yè)能力有差異，給缺陷的判斷造成了主觀不確定性，無法高效地精準(zhǔn)定缺消缺[3-4];為縮短停電時間，設(shè)備一旦出現(xiàn)緊急缺陷時，就需在極短的時間內(nèi)調(diào)配人力、物力進(jìn)行消缺，使消缺工作的安全風(fēng)險增加，管理壓力增大[5]。當(dāng)前設(shè)備的缺陷管理方式已經(jīng)不能滿足日趨智能化的變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，人、設(shè)備與管理之間日益凸顯的矛盾亟待解決。

1 TRIZ理論與技術(shù)創(chuàng)新理論

1.1 TRIZ理論

TRIZ理論是由前蘇聯(lián)科學(xué)家根里奇.阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年創(chuàng)立的，是通過對幾十萬份專利樣本的分析研究和概括總結(jié)，提煉出來的解決發(fā)明問題的基本方法理論[6，7]。TRIZ理論體系的建立能夠系統(tǒng)的為創(chuàng)新實踐活動提供理論依據(jù)，且由于其理論是基于真實樣本的歸納總結(jié)得出，在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出較強(qiáng)的指導(dǎo)性和較好的可操作性。根據(jù)所需要解決的創(chuàng)新問題類型，選擇出合適的TRIZ工具，然后依據(jù)TRIZ理論得到標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，如果把創(chuàng)新問題比作一條河，那么如何解決問題就是如何“渡河”，TRIZ在“創(chuàng)新之河”的兩岸搭建起一座座橋梁，使得創(chuàng)新問題的解決可以用近乎邏輯推理的方式來進(jìn)行，這種橋稱之為“TRIZ橋”?！癟RIZ橋”共有五座，分別是：“思維橋”、“進(jìn)化橋”、“參數(shù)橋”、“結(jié)構(gòu)橋”、“功能橋”，如圖1所示[8]。

1.2 技術(shù)創(chuàng)新理論

創(chuàng)新，即企業(yè)在生產(chǎn)過程中結(jié)合各種方法、要素，使其成為“新的組合”[9]，而技術(shù)創(chuàng)新是指一種在生產(chǎn)過程中采用新技術(shù)或新工藝或新制造方法提升企業(yè)效益的經(jīng)濟(jì)活動，是企業(yè)的核心競爭力，通過利用技術(shù)創(chuàng)新將企業(yè)資源轉(zhuǎn)化為企業(yè)發(fā)展能力，包括技術(shù)創(chuàng)新投入能力，組織管理能力，研發(fā)能力，技術(shù)創(chuàng)新生產(chǎn)能力，創(chuàng)新產(chǎn)出能力等等[10，11]。對于電力企業(yè)而言，變電設(shè)備缺陷管理方法的改進(jìn)與能力的提升是促進(jìn)電力企業(yè)效益提升的重要途徑，是一次技術(shù)管理創(chuàng)新。

2 變電設(shè)備缺陷管理創(chuàng)新方法研究

變電設(shè)備缺陷管理的創(chuàng)新本質(zhì)是為了解決人、設(shè)備與管理之間的矛盾，技術(shù)創(chuàng)新是解決矛盾的過程，TRIZ理論是解決矛盾的工具，降低生產(chǎn)成本、提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和提高生產(chǎn)效率是目標(biāo)。對變電設(shè)備缺陷管理的創(chuàng)新，是電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展的技術(shù)管理創(chuàng)新，引入TRIZ理論來解決變電設(shè)備缺陷管理現(xiàn)存在的技術(shù)矛盾和管理矛盾，是在變電設(shè)備缺陷管理方法創(chuàng)新道路上的一次探索與突破。

3 變電設(shè)備缺陷管理創(chuàng)新方法實現(xiàn)

3.1 解決方案分析

首先通過TRIZ理論中“思維橋”的STC算子對現(xiàn)有矛盾進(jìn)行分析，找到解決其矛盾的最終理想解，即為解決該矛盾的最優(yōu)解，算子中“S”代表尺寸，“T”代表時間，“C”代表成本，現(xiàn)分別以這三個變量從正反兩個方向取極限[12]，得到表1如左所示。

通過上表1分析可知，解決矛盾的最終理想解是需要建立一個完善的智慧缺陷管理系統(tǒng)，能夠智能化地巡查與處理變電設(shè)備缺陷，具有自愈功能，就好比人的身體機(jī)能一樣，在受傷或生病之后能夠讓身體恢復(fù)。

3.2 解決方案實現(xiàn)

找到了最終理想解，下面就是如何實現(xiàn)最終理想解，找到其解題的方法與路徑，我們借助于TRIZ理論中“參數(shù)橋”的矛盾矩陣表進(jìn)行分析。矛盾矩陣表橫縱坐標(biāo)分別是需要惡化的工程參數(shù)與需要改善的工程參數(shù)，即為需要解決問題的矛盾雙方，所列橫縱坐標(biāo)工程參數(shù)有39個，在矩陣表橫縱坐標(biāo)相交的元素框中所列出來的數(shù)值則是解決該矛盾可以參考的發(fā)明原理編號，每一個編號都對應(yīng)了具體的發(fā)明原理，如表2所示共40個發(fā)明原理。正如前文1.1中內(nèi)容所講，工程參數(shù)、發(fā)明原理以及其對應(yīng)的關(guān)系都是由阿奇舒勒在幾十萬份專利樣本中進(jìn)行分析研究和概括總結(jié)得出來的。

接下來將阿奇舒勒矛盾矩陣表實際應(yīng)用在現(xiàn)有矛盾中，如表3所示，根據(jù)管理設(shè)備數(shù)量增多，缺陷精準(zhǔn)定位難，緊急缺陷頻發(fā)等問題，都是對運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)控要求越來越高，所以將監(jiān)控與測試的困難程度選為需要惡化的工程參數(shù);解決矛盾的目的是為了提高系統(tǒng)的可靠性，所以將可靠性選為需要改善的工程參數(shù)。在確定了矛盾矩陣表的橫縱坐標(biāo)之后，則可根據(jù)表3找到可參考的發(fā)明原理編號，然后再對照表2找出具體的發(fā)明原理分別為廉價品替代、復(fù)合材料、機(jī)械系統(tǒng)替代。

根據(jù)廉價品替代和復(fù)合材料可以聯(lián)想到利用現(xiàn)有的新型材料或研發(fā)出所需的新材料，對現(xiàn)有的監(jiān)視與測量系統(tǒng)進(jìn)行更新，提高數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性與完整性，根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)替代可以聯(lián)想到將測量的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括電量、非電量、運(yùn)行環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行缺陷史等等信息量，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行管理與利用，建立設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)庫;利用人工智能技術(shù)構(gòu)建設(shè)備缺陷管理與控制系統(tǒng)，可對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險管控，降低設(shè)備緊急缺陷率，可對缺陷設(shè)備進(jìn)行人工智能化處理，降低人力成本與管理成本，通過上述分析可搭建一個完整的變電設(shè)備智慧缺陷管理系統(tǒng)，如下圖所示。

4 結(jié)束語

將TRIZ理論應(yīng)用在變電設(shè)備的缺陷管理中，使TRIZ理論不僅僅局限于發(fā)明創(chuàng)造領(lǐng)域，也使TRIZ理論在技術(shù)管理創(chuàng)新領(lǐng)域得到了開創(chuàng)性的應(yīng)用，打破了以往的技術(shù)管理創(chuàng)新的思維慣性，使用TRIZ工具可以使我們在尋求解決問題方法的過程中，明確目標(biāo)，少走彎路，從而提高解決問題的效率。但是TRIZ理論只是在分析解決問題時，提供的一種使用工具而已，本文所探索的變電設(shè)備缺陷管理創(chuàng)新方法并不是唯一的解決方法，不同人員使用TRIZ工具也會有不同的解決路徑與方法，希望本文能為今后的技術(shù)管理創(chuàng)新提供有用的經(jīng)驗與理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]魯明霞， 王永梅， 張鵬. 變電站實施新式巡視檢查管理法確保安全供電[J]. 中國科技博覽， 2015（8）：172-172.

[2]薛文超. 變電設(shè)備巡檢信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 電子科技大學(xué).

[3]史興華. 變電設(shè)備典型缺陷處理和隱患排查[M]. 中國電力出版社， 2012.

[4]呂云鋒， 賴育庭. 惠州電網(wǎng)缺陷管理系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[J]. 農(nóng)村電氣化， 2018， 378（11）：53-55.

[5]龔森. 變電站電動刀閘狀態(tài)監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D]. 2015.

[6]潘承怡， 姜金剛. TRIZ理論與創(chuàng)新設(shè)計方法[M]. 清華大學(xué)出版社， 2015.

[7]Men Yanling. Practice Research on TRIZ Theory to Solve Technical Problems[J]. Innovation Science & Technology， 2016.

[8]張明勤. TRIZ——技術(shù)創(chuàng)新的有效方法[J]. 山東冶金， 2012， 034（002）：4-6.

[9]Eric von Hippel. The Sources of Innovation[M]/ Das Summa Summarum des Management. Gabler， 2007.

[10]Bin D ， Zhihe Z . The Expansion of Technological Innovation Theory：from Neo-classical Interpretation[J]. ence & Technology Progress and Policy， 2015.

[11]李宇， 高良謀. 技術(shù)創(chuàng)新管理[M]. 清華大學(xué)出版社， 2016.

[12]孫興威， 楊得成， 寧亞楠. 極限思維STC算子的應(yīng)用[J]. 黑河學(xué)院學(xué)報， 2019（10）.

[13]楊清亮. 發(fā)明是這樣誕生的：TRIZ理論全接觸[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2006.

責(zé)編/馬銘陽